CCUS发展潜力与路径定位 | 碳中和技术
清洁高效燃煤发电技术
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二氧化碳捕集利用与封存技术 (CCUS) 作为一种大规模的温室气体减排技术，近年来在生态环境部、科技部、发改委等部门的共同推动下， CCUS相关政策逐步完善，科研技术能力和水平日益提升，试点示范项目 规模不断壮大，整体竞争力进一步增强，已呈现出良好的发展势头。
但总体上看，我国面向碳中和的绿色低碳技术体系还尚未建立，重大战略技术发展应用尚存缺口，现有减排技术体系与碳中和愿景的实际需求之间还存在较大差距。有研究表明，CCUS 将成为我国实现碳中和目标不可或缺的关键性技术之一，需要根据新的形势对 CCUS 的战略定位进行重新思考和评估，并在此基础上加快推进、超前部署。
碳捕集与封存
（CCS）
，即二氧化碳捕集与封存，是一种用于减缓气候变化、减少二氧化碳排放的技术，其雏形是20世纪70年代在美国兴起的用二氧化碳驱油以提高石油采收率的技术。
CCS的三个关键要素
，是对二氧化碳进行
捕集、运输和地质封存
。
二氧化碳捕集、利用与封存
(CCUS)
是指将 CO2 从工业过程、能源利用或大气中分离出来，直接加以利用或注入地层以实现 CO2 永久减排的过程。是中国结合本国实际提出的概念，即
在CCS基础上增加了二氧化碳利用的环节
，主要方式包括利用二氧化碳驱油，精制食品级二氧化碳以及其他工业利用方式（如图2)。
CCUS在二氧化碳捕集与封存(CCS) 的基础上增加了“利用 (Utilization)”， 这一理念是随 着 CCS 技术的发展和对 CCS 技术认识的不断深化，在中美两国的大力倡导下形成的，目前已经获得了国际上的普遍认同。CCUS 按技术流 程分为捕集、输送、利用与封存等环节 。
2020年9月，习近平主席在第75届联合国大会宣布，中国CO2排放力争于2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和。这是中国对全球气候治理和落实《巴黎协定》的积极举措。习近平主席的对外宣示开启了中国应对气候变化的新征程。截至2021年5月，温室气体排放占比超过65%、国内生产总值（GDP）占比超过75%的全球131个国家宣布了碳中和目标。中国和其他国家碳中和目标的逐渐明确及碳减排工作的加快推进，使得CCUS的定位和作用愈加凸显。
CCUS是目前实现化石能源低碳化利用的唯一技术选择。
中国能源系统规模庞大、需求多样，从兼顾实现碳中和目标和保障能源安全的角度考虑，未来应积极构建以高比例可再生能源为主导，核能、化石能源等多元互补的清洁低碳、安全高效的现代能源体系。2019年，煤炭占中国能源消费的比例高达58%，根据已有研究的预测，2050年，化石能源仍将扮演重要角色，占中国能源消费比例的10%~15%。CCUS将是实现该部分化石能源近零排放的唯一技术选择。
CCUS是碳中和目标下保持电力系统灵活性的主要技术手段。
碳中和目标要求电力系统提前实现净零排放，大幅提高非化石电力比例，必将导致电力系统在供给端和消费端不确定性的显著增大，影响电力系统的安全稳定。充分考虑电力系统实现快速减排并保证灵活性、可靠性等多重需求，火电加装CCUS是具有竞争力的重要技术手段，可实现近零碳排放，提供稳定清洁低碳电力，平衡可再生能源发电的波动性，并在避免季节性或长期性的电力短缺方面发挥惯性支撑和频率控制等重要作用。
CCUS是钢铁水泥等难以减排行业低碳转型的可行技术选择。
国际能源署(IEA)发布2020年钢铁行业技术路线图，预计到2050年，钢铁行业通过采取工艺改进、效率提升、能源和原料替代等常规减排方案后，仍将剩余34%的碳排放量，即使氢直接还原铁(DRI)技术取得重大突破，剩余碳排放量也超过8%。水泥行业通过采取其他常规减排方案后，仍将剩余48%的碳排放量。CCUS是钢铁、水泥等难以减排行业实现净零排放为数不多的可行技术选择之一。
CCUS与新能源耦合的负排放技术是实现碳中和目标的重要技术保障。
预计到2060年，中国仍有数亿吨非CO2温室气体及部分电力、工业排放的CO2难以实现减排，BECCS及其他负排放技术可中和该部分温室气体排放，推动温室气体净零排放，为实现碳中和目标提供重要支撑。
中国地质封存潜力约为 1.21~4.13 万亿吨。中国油田主要集中于松辽盆 地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地和准噶尔盆地，通过 CO2 强化石油开采技 术 (CO2-EOR) 可以封存约 51 亿吨 CO2。亚洲除中国以外的国家地质封存潜力约为 4900~5500 亿吨。北美地质封存潜力约为 2.3~21.53 万亿吨。欧洲地质封存潜力约为 5000 亿吨。澳大利亚地质封存潜力约为 2200~4100 亿吨。
联合国政府间气候变化专门委员会 (IPCC)
在《IPCC 全球升温 1.5℃特别报告》中指出，2030 年不同路径 CCUS 的减排量为 1~4 亿吨 / 年，2050 年不同路径 CCUS 的减排量为 30~68 亿吨 / 年。
国际能源署(IEA)
可持续发展情景(Sustainable Development Scenario) 的目标是全球于 2070 年实现净零排放，CCUS 是第四大贡献技术，占累积减排量的 15%。
IEA
2050 年全球能源系统净零排放情景 (Net-Zero Emissions，NZE) 下，2030 年全球 CO2 捕集量为16.7亿吨/年，2050年为76亿吨 / 年。
在
国际可再生能源机构（IRENA）
深度脱碳情景下，2050年CCUS将贡献约 6% 年减排量，即27.9亿吨/年。
中国已投运或建设中的CCUS示范项目约为40个，捕集能力300万吨/年。多以石油、煤化工、电力行业小规模的捕集驱油示范为主，缺乏大规模的多种技术组合的全流程工业化示范。2019年以来，主要进展如下：
捕集：
国家能源集团国华锦界电厂新建15万吨/年燃烧后CO2捕集项目；中海油丽水36-1气田开展CO2分离、液化及制取干冰项目，捕集规模5万吨/年，产能25万吨/年。
地质利用与封存：
国华锦界电厂拟将捕集的CO2进行咸水层封存，部分CO2-EOR项目规模扩大。
化工、生物利用：
20万吨/年微藻固定煤化工烟气CO2生物利用项目；1万吨/年CO2养护混凝土矿化利用项目；3000吨/年碳化法钢渣化工利用项目。
中国已具备大规模捕集利用与封存 CO2 的工程能力，正在积极筹备全流程 CCUS 产业集群。CCUS技术项目遍布 19 个省份，捕集源的行业和封存利用的类型 呈现多样化分布。CCUS 各技术环节均取得了显著进展，部分技术已经具备商业化应用潜力。
根据国内外的研究结果，碳中和目标下中国CCUS减排需求为：2030年0.2~4.08亿吨，2050年6~14.5亿吨，2060年10~18.2亿吨。各机构情景设置中主要考虑了中国实现1.5℃目标、2℃目标、可持续发展目标、碳达峰碳中和目标，各行业CO2排放路径，CCUS技术发展，以及CCUS可以使用或可能使用的情景。
5.CCUS技术未来发展
明确面向碳中和目标的CCUS发展路径。
充分考虑碳中和目标下的产业格局和重点排放行业排放路径，重点从减排需求出发，研判火电、钢铁、水泥等重点排放行业以及生物质能的碳捕集与封存和直接空气捕集的技术减排贡献，预测2020―2060年的CCUS发展路径和空间布局，为行业乃至全社会碳中和路径确定锚点。
完善CCUS政策支持与标准规范体系。
加速推动CCUS商业化步伐，将CCUS纳入产业和技术发展目录，打通金融融资渠道，为CCUS项目优先授信和优惠贷款；充分借鉴美国45Q税收法案等国外CCUS激励政策，探索制定符合中国国情的CCUS税收优惠和补贴激励政策，形成投融资增加和成本降低的良性循环；完善优化法律法规体系，制定科学合理的建设、运营、监管、终止标准体系。
规划布局CCUS基础设施建设。
加大CO2输送与封存等基础设施投资力度与建设规模，优化技术设施管理水平，建立相关基础设施合作共享机制；注重已有资源优化整合，推动现有装置设备改良升级，逐步提高现有基础设施性能水平；充分利用相关基础设施共享机制，建设CO2运输与封存共享网络，不断形成新的CCUS产业促进中心，推动CCUS技术与不同碳排放领域与行业的耦合集成。
开展大规模CCUS示范与产业化集群建设。
针对捕集、压缩、运输、注入、封存等全链条技术单元之间的兼容性与集成优化，突破大规模CCUS全流程工程相关技术瓶颈，在“十四五”期间建成3～5项百万吨级CCUS全链条示范项目；加速突破高性价比的CO2吸收/吸附材料开发、大型反应器设计、长距离CO2管道运输等核心技术，促进CCUS产业集群建设；把握2030―2035年燃煤电厂CCUS技术改造的最佳窗口期，在电力行业超前部署新一代低成本、低能耗CCUS技术示范，推进CCUS技术代际更替，从而避免技术锁定，争取最大减排效益。
《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)――中国CCUS路径研究》完整版报告
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